PNAS:抓住这个蛋白质!延长记忆的保质期就靠它了……
2019/08/14
记忆就像是神经元爱情的结晶,而CPEB3蛋白则是维持记忆保质期的关键。

我们的记忆造就了今日的自己,每个人的脑海中总会保存着一些珍贵的记忆。或是一次浪漫的旅行,或许是一场激动的比赛,即便是过去很久总会想起那些难忘的时光。大脑中的记忆何以有几十年的保质期?这是人们一直想要探究的。

近日,哥伦比亚大学的神经学家在《美国国家科学院刊》上发表论文称:研究人员通过观察从大脑中提取的神经元活动,绘制出大脑维持长期记忆的分子机制。研究人员概述了CPEB3蛋白如何刺激神经元以储存经得起时间考验的记忆。

研究结果提供了一种全新的观点,即大脑最常见和最基本的分子功能之一。它为以记忆丧失为主要特征的退行性神经疾病提供的新的靶点。

记忆是神经元“爱情”的结晶

记忆的产生很是奇妙,即便是稍纵即逝的短暂印象都是神经元之间“爱情”碰撞的花火。在两个神经元伸出细小分支(轴突)彼此连接时,记忆便诞生了。我们称这些连接点为突触,它们就是神经元“爱情”的纽带。只不过,有些连接紧密,记忆便经得起岁月的考验;有些纽带脆弱,记忆便很快消失了。


神经元之间的联系 图片来源于:维基百科

2015年,诺贝尔生理医学奖的获得者Eric Kandel 和他的研究团队在小鼠中发现:在突触中存在一种名为CPEB3的蛋白质,这种蛋白质不仅会在形成记忆时出现,而且还会在回忆往事时出现。


Eric Kandel

该论文的资深作者Luana Fioriti博士表示:“当我们抑制小鼠大脑中的CPEB3蛋白时,小鼠仍然可以形成新的记忆,但是这些记忆并不能够完整保存下来。如果完全清除CPEB3蛋白质,突触就会断裂,记忆也随之消失。”

神经元间的“爱情”纽带这样加固

研究人员发现,在掌管记忆的海马体神经元内会定时产生CPEB3蛋白。更神奇的是,一旦有CPEB3产生就会被转移到P体中,P体就像是一个隔离室能够让CPEB3处于休眠状态并准备随时使用。

P体并没有细胞膜一样的物理屏障来容纳CPEB3。由于P体密度大于周围环境,这种密度差将P体内的物质固定在一起,使CPEB3留在细胞内部而不是逃逸到细胞的其他部分。


CPEB3(绿色)释放到触突中

一旦P体内填满CPEB3,它就会离开神经元的中心,沿着它的分支向突触移动。当小鼠开始形成记忆时,P体就会溶解。CPEB3被释放到突触中,以帮助创建记忆。随着时间的推移,随着更多的CPEB3被释放,神经元之间的联系纽带便会加强。这改变了神经元的解剖结构,从而稳定了记忆。

哥伦比亚大学的研究学者发现,CPEB3不会自己进入P体,它需要一种名为SUMO蛋白质的指路。这一过程称为SUMOylation。

结语

这项研究除了揭示的记忆的形成与消失外,它还提供了对以记忆丧失为特征的神经退行性疾病的深入了解。研究证明了CPEB3在记忆存储方面的重要性,而且人脑中也有CPEB3蛋白,这表示CPEB3蛋白或将是神经退行性疾病的一个潜在靶点。

Fioriti博士说:“我们的研究结果强调了蛋白质合成在保存记忆中的关键作用。这对于研究阿尔茨海默氏症有着非常重要的意义。通过继续深入研究,我们有一天可以开发出有用的方法来促进CPEB3,以防止突触退化,从而减缓记忆丧失。”

参考资料:

[1] Pinpointing how cells regulate long-lasting memories

[2] U.S. scientists find how brain cells regulate memories in mice study


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